晶體三極管中有兩種帶有不同極性電荷的載流子參與導(dǎo)電，故稱之為雙極性晶體管(BJT)，也稱為半導(dǎo)體三極管，以下簡(jiǎn)稱晶體管。

一.晶體管的結(jié)構(gòu)以及類型：

根據(jù)不同的摻雜方式在同一個(gè)硅片上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，就構(gòu)成晶體管。

以NPN型三極管為例，位于中間的P區(qū)稱為基區(qū)，它很薄且雜質(zhì)濃度很低，位于上層的N區(qū)是發(fā)射區(qū)，摻雜濃度很高，位于下層的N區(qū)是集電區(qū)，面積很大，這三個(gè)區(qū)域所引出的三個(gè)電極分別為基極b、發(fā)射極e、集電極c。

發(fā)射區(qū)與基區(qū)間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)與集電區(qū)間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。

二.晶體管的電流放大作用：

放大是對(duì)模擬信號(hào)最基本的處理。晶體管是放大電路的核心元件，它能夠控制能量的轉(zhuǎn)換，將輸入的任何微小變化不失真地放大輸出。

ui為輸入電壓信號(hào)，接入基極—發(fā)射極回路，稱為輸入回路，放大后的信號(hào)在集電極—發(fā)射極回路，稱為輸出回路。

由于發(fā)射極是兩個(gè)回路的公共端，故稱該電路為共射方法電路。

使晶體管工作在放大狀態(tài)的外部條件是發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置。

因而在輸入回路加基極電源VBB，在輸出回路需要集電極電源VCC，VCC大于VBB(因?yàn)榧姌O電位要大于基極電位)。

晶體管的方法作用表現(xiàn)為小的基極電流可以控制大的集電極電流。

三.內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析：

當(dāng)交流電壓ui等于0時(shí)，晶體管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)與外部電流如圖。

1.發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE

由于發(fā)射結(jié)加正向電壓，且發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高，所以大量自由電子因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越過發(fā)射結(jié)到達(dá)基區(qū)(IEN)，與此同時(shí)，基區(qū)的空穴也因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到達(dá)發(fā)射區(qū)(IEP)，但由于基區(qū)雜質(zhì)濃度低，所以空穴形成的電流非常小，可以忽略不計(jì)。

因此，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成了發(fā)射極電流IE。

IE=IEN+IEP=IBN+ICN+IEP(注，電流正向是負(fù)離子反向，是正離子正向)。

2.擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB

由于基區(qū)很薄，且雜質(zhì)濃度很低，集電結(jié)又加了反向電壓，所以擴(kuò)散到基區(qū)的電子中只有極少部分與空穴復(fù)合(IBN)(因?yàn)榭昭▋H僅有這么多)，其余部分均作為基區(qū)的非平衡少子達(dá)到集電結(jié)。

由于電源VBB的作用，電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)將不斷的進(jìn)行，形成基極電流IB。

IB=IBN+IEP-ICBO=I'B-ICBO

3.集電結(jié)加反向電壓，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC

由于集電結(jié)反向電壓且其結(jié)面積比較大，基區(qū)的非平衡少子在外電場(chǎng)作用下越過集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成漂移電流(ICN)，與此同時(shí)，集電區(qū)與基區(qū)的平衡少子也參與漂移運(yùn)動(dòng)(ICBO)，但它的數(shù)量很小，可忽略不計(jì)。

由于電源VCC的作用，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。

IC=ICN+ICBO

從外部看，IE=IB+IC

四.晶體管的共射特性曲線

1.輸入特性曲線

輸入特性曲線描述管壓降UCE一定的情況下，基極電流iB與發(fā)射結(jié)壓降uBE之間的函數(shù)關(guān)系。

當(dāng)UCE=0V時(shí)，相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，即發(fā)射結(jié)與集電結(jié)并聯(lián)，因此輸入特性曲線與PN結(jié)的伏安特性相類似，呈指數(shù)關(guān)系。

當(dāng)UCE增大時(shí)，曲線將右移，原因是由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的非平衡少子有一部分越過基區(qū)和集電結(jié)形成集電極電流iC，使得在基區(qū)參與復(fù)合運(yùn)動(dòng)的非平衡少子隨UCE的增大而減小，因此，想要獲得同樣的基極電流iB就必須加大UBE，使發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入更多的自由電子。

實(shí)際上，對(duì)于確定的UBE，當(dāng)UCE增大到一定值時(shí)，集電結(jié)的電場(chǎng)已經(jīng)足夠強(qiáng)，可以將發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的絕大部分非平衡少子都收集到集電區(qū)，因而再增大UCE，iC也不會(huì)明顯增大，即iB基本不變。

因此，當(dāng)UCE超過一定數(shù)值后，曲線不再明顯右移而基本重合，對(duì)于小功率管，可以用UCE大于1V的任何一條曲線來近似之后的所有曲線。

2.輸出特性曲線

輸出特性曲線描述基極電流IB為一常量時(shí)，集電極電流iC與管壓降uCE之間的函數(shù)關(guān)系。

對(duì)于每一個(gè)確定的IB，都有一條曲線，所以輸出特性曲線是一族曲線，當(dāng)uCE從零逐漸增大時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之增強(qiáng)，收集基區(qū)非平衡少子的能力逐漸增強(qiáng)，因而iC也就逐漸增大。而當(dāng)uCE增大道一定數(shù)值，集電結(jié)電場(chǎng)已經(jīng)有足夠的能力將基區(qū)絕大部分非平衡少子收集到集電區(qū)，uCE再增大，iC也不會(huì)明顯增大，表現(xiàn)為曲線幾乎平行于橫軸，即iC幾乎僅僅取決于IB。

從輸出特性曲線中可以看出，有三個(gè)工作區(qū)域：

截止區(qū)：

特征是發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓且集電結(jié)反向偏置(反偏反偏)。對(duì)于共射電路來說，uBE<=Uon且uCE>uBE。

此時(shí)IB=0，而ic<=ICEO，因?yàn)榇┩鸽娏鱅CEO很小，近似分析中可以認(rèn)為晶體管截止時(shí)的ic約等于0。

飽和區(qū)：

特征是發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于正向偏量(正偏正偏)。對(duì)于共射電路來說，uBE>Uon且uCE。

放大區(qū)：

特征是發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置(正偏反偏)(uBE大于發(fā)射結(jié)開啟電壓Uon)。對(duì)于共射電路，uBE>Uon且uCE>=uBE，此時(shí)，iC幾乎僅僅決定于iB，而與uCE無關(guān)，表現(xiàn)出iB對(duì)iC的控制作用，在理想情況下，當(dāng)IB按等差變化時(shí)，輸出特性是一族橫軸的等距離平行線(此時(shí)iC=βiB)。